DE4041588A1

DE4041588A1 - Vorrichtung zum bereichsweisen automatischen abtasten von filterdecken in reinraeumen

Info

Publication number: DE4041588A1
Application number: DE19904041588
Authority: DE
Inventors: Wolf Dipl Ing Ziemer
Original assignee: ZANDER KLIMATECHNIK GmbH
Current assignee: ZANDER KLIMATECHNIK AG, 8500 NUERNBERG, DE
Priority date: 1990-12-22
Filing date: 1990-12-22
Publication date: 1992-06-25

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum be reichsweisen, automatischen Abtasten von Filterdecken in Reinräumen nach dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.

Ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zum Prüfen von Schwebstoffiltern auf Durchlässigkeit, insbesondere auf Leck- oder sonstige Stellen, die für in einem Luftstrom ent haltene, auszufilternde Partikel im Vergleich zu anderen Filterbereichen erhöht durchlässig sind, ist in der deutschen Offenlegungsschrift DE-A1-37 15 214, welche vom selben Erfin der stammt, ausführlich beschrieben. Dabei wird an eine Flä che des Filters Luft oder Gas mit solchen Partikeln herange führt und die davon abgewandte Fläche des Filters mit einem den Durchtritt von Partikeln anzeigenden Indikatorsystem abgetastet. Die Abtasteinheit enthält eine Düsenleiste, an der nicht weniger als 18, unter sich gleiche Ansaugdüsen in einer Reihe nebeneinander befestigt sind. Mittels einer Vaku umpumpe wird die aus dem abzutastenden Filter strömende Luft isokinetisch in das Innere der Ansaugdüsen gesaugt. Jede Einzeldüse ist über einen Meßschlauch mit einem zugehörigen, hoch empfindlichen Partikelzähler verbunden, welcher entweder als Laserpartikelzähler oder als Kondensationskernzähler ausgebildet ist.

Die vorbekannte Vorrichtung gemäß DE-A1-37 15 214 dient zum Prüfen von Schwebstoffiltern auf Partikeldichtigkeit vor deren Einbau, beispielsweise in die Decke eines Reinraumes.

Die Prüfvorrichtung ist deshalb als ortsfeste Anlage ausgebil det. Die aus den Ansaugdüsen und den ihnen zugeordneten Par tikelzählern gebildete Abtasteinheit ist als ganzes sowohl parallel als auch quer über dem in einer Abtaststation posi tionierten Filter zur Herbeiführung einer Abtastbewegung verfahrbar. Die unter sich gleichen Ansaugdüsen haben rech teckigen Querschnitt und liegen mit ihren Breitseiten flach aneinander. Bei einer Breite jeder Ansaugdüse von 30 mm weist das aus den 18 Einzeldüsen bestehende Düsenaggregat eine Gesamtbreite von 540 mm auf. Das Düsenaggregat insgesamt ist stets quer, die rechteckigen Einzeldüsen sind jedoch damit parallel zur Abtastrichtung angeordnet.

Das Spülsystem der Reinluft in Reinräumen ist gekennzeichnet durch eine vertikale, von der Filterdecke zum Lochboden ge richtete turbulenzarme Verdrängungsströmung mit einer mittle ren Geschwindigkeit von ungefähr 0,5 m pro Sekunde. Üblicher weise wird die Reinraumdecke vollständig mit Schwebstoffil tern belegt, damit jeder Teil des Reinraumes mit der gleichen gewünschten Reinheit genutzt werden kann.

Obwohl jedes einzelne der eingebauten Schwebstoffilter be reits beim Filterhersteller - beispielsweise mit der zuvor beschriebenen Prüfeinrichtung - auf Partikeldichtigkeit ge testet wurde, ist es erforderlich, daß alle Filter nach dem Einbau in die Reinraumdecke "in situ" nochmals auf Fehlstel len geprüft werden. Denn durch die mechanische Beanspruchung der Filter während des Transportes und beim Einbau können neue Leckstellen, sogenannte Pinholes, entstehen. Auch gewähr leistet der individuelle Lecktest beim Hersteller nicht immer die vollständige Entdeckung aller Fehlstellen.

Der Vor-Ort-Lecktest von in Filterdecken bereits eingebauten Schwebstoffiltern wirft eine Reihe von technologischen wie auch ökonomischen Fragen auf. So können großflächige Filter decken von Reinraumhallen nicht mehr mit einem Hand-Scanning verfahren durchgeführt werden, bei dem das Meßergebnis zu sehr von der Sorgfalt des Personals abhängen würde.

In seinem Aufsatz "Vor-Ort-Test von Schwebstoffiltern" in VDI-Bericht Nr. 654, 1987, Seite 115, hat der Erfinder be reits einen fahrbaren Scanning-Automaten vorgestellt, mit dem Leckstellen in Filterdecken vor Ort schnell und manipulations frei lokalisiert werden können. Dieser bekannte Abtastautomat weist die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale auf. Die auf einem in x- und y-Richtung verfahrbaren Meßschlitten montierte Abtasteinheit besteht dort aus einer 600 mm breiten Düsenleiste, die während des Abtastvorgangs unmittelbar an der Filterdecke entlang bewegt wird. Die Dü senleiste ist unterteilt in 18 isokinetische Ansaugdüsen, welche jeweils ein mit einem Laserpartikelzähler verbundenes Meßrohr enthalten.

Eine Leckstelle in der Filterdecke, durch die Staubpartikel in den Reinraum eindringen, wird dadurch entdeckt, daß wäh rend des Abtastvorgangs bei einem oder mehreren der Partikel zähler ein Zählvorgang ausgelöst wird. Dabei wird der von der Abtasteinheit zurückgelegte Weg in Längsrichtung (x-Koordi nate) über ein Längenmeßsystem festgehalten. Die Lage der Fehlstelle in Querrichtung (y-Koordinate) erhält man über die Zuordnung des jeweils ansprechenden Partikelzählers zu einem der Ansaugrohre. Durch rechnerische Interpolation unter Be rücksichtigung der Strahlaufweitung des Luft- bzw. Aerosol strahls und der Totzeit des Meßsystems kann die Lage der Fehlstelle geortet werden.

Die Genauigkeit, mit der ein festgestelltes Leck lokalisiert werden kann, hängt unmittelbar von der Geometrie der Abtast einheit ab. Je kleiner der Querschnitt der Meßöffnungen der Ansaugrohre ist, desto genauer läßt sich die Position einer detektierten Fehlstelle innerhalb der Filterdecke ermitteln. Einer beliebigen Erhöhung der Anzahl von Ansaugrohren steht jedoch der hohe technische Aufwand und insbesondere der hohe Preis der für jedes Ansaugrohr getrennt vorzusehenden Parti kelzähler entgegen. Andererseits kann - bei vorgegebener Meßgenauigkeit - der Querschnitt der Ansaugrohre nicht be liebig verkleinert werden, da die pro Zeiteinheit abtastbare Filterfläche aus ökonomischen Gründen auch nicht beliebig verkleinert werden kann.

Der in dem vorstehend erwähnten Aufsatz von W. Ziemer be schriebene Abtastautomat verwendet Ansaugrohre mit quadrati schem Querschnitt. Der eigentliche Meßvorgang erfolgt aus schließlich bei einer Bewegung der Abtasteinheit in Längs richtung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer fahrbaren Vorrichtung zum bereichsweisen automatischen Abtasten von Reinraumdecken mit einer möglichst geringen Anzahl von Ansaugrohren und Partikelzählern auszukommen, ohne eine Verschlechterung der Meßgenauigkeit oder eine wesentli che Erhöhung der Meßzeit in Kauf nehmen zu müssen.

Bei der Lösung dieser Aufgabe wird ausgegangen von einer Vorrichtung mit den im Oberbegriff des ersten Patentanspruchs angegebenen Merkmalen. Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß die Ansaugrohre zumindest im Bereich ihrer Meßöffnungen läng lich rechteckigen Querschnitt aufweisen und quer zur Abtast richtung angeordnet sind, und dadurch, daß die Abtasteinheit in horizontaler Richtung um einen Winkel von 90 Grad ver schwenkbar ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Prüfautomaten erfolgt zunächst eine Abtastung in Längsrichtung. Die in stark verminderter Anzahl vorhandenen Ansaugrohre stehen dabei mit ihrem länglich recht eckigen Querschnitt quer zur Abtastrichtung. Wird nun eine Stelle erhöhter Partikeldurchlässigkeit von einem der Parti kelzähler detektiert, so ergibt sich deren Lage in an sich bekannter Weise aus der zurückgelegten Abtaststrecke (x- Koordinate) und der Zuordnung des Partikelzählers zu einem der Ansaugrohre (y-Koordinate). Wegen der relativ großen Breite der Meßöffnungen der Ansaugrohre kann die y-Koordinate der Fehlstelle zunächst nur relativ ungenau angegeben werden. Dies wird jedoch ausgeglichen durch einen darauffolgenden zweiten Abtastvorgang in Querrichtung, also mit um 90 Grad gegenüber der ursprünglichen Abtastrichtung versetzter Bewe gungsrichtung des Meßschlittens. Vor dem Beginn dieses zwei ten Meßabschnitts wird die Abtasteinheit in horizontaler Richtung um 90 Grad verschwenkt, so daß die länglich recht eckigen Meßöffnungen der Ansaugrohre wiederum quer zur Abtast richtung ausgerichtet sind. Der Bereich der Filterdecke, in dem zuvor bereits eine Fehlstelle lokalisiert worden ist, wird so ein zweites Mal abgetastet, wobei jetzt die genaue y- Koordinate des Lecks festgestellt werden kann.

Dabei ist es nicht erforderlich, daß die gesamte Filterdecke einmal in Längsrichtung und ein zweites Mal in Querrichtung abgetastet werden muß. Dies wäre auch nachteilig, da sich hierbei eine Verdoppelung der Abtastzeiten ergeben würde. Es genügt, nur diejenigen Filterbereiche ein zweites Mal mit um 90 Grad versetzter Abtastrichtung zu überstreichen, in denen beim ersten Abtasten in Längsrichtung eine Fehlstelle detek tiert worden ist. Die entsprechende x-Koordinate kann dabei im Rechnersystem gespeichert werden. In der Praxis erhöht sich die zum Prüfen einer Filterdecke insgesamt benötigte Zeit deshalb nur geringfügig.

Die Anordnung von Ansaugrohren mit länglich rechteckigem Querschnitt quer zur Abtastrichtung in Verbindung mit der horizontalen Verschwenkbarkeit der gesamten Abtasteinheit um 90 Grad gestattet also eine erhebliche Verringerung der An zahl der Ansaugrohre und insbesondere der zugehörigen Parti kelzähler, ohne daß Einbußen bei der Meßgenauigkeit oder eine ins Gewicht fallende Verlängerung der Meßzeiten in Kauf ge nommen werden müßten.

Ist die Längsseite des rechteckigen Querschnitts der Ansaug rohre um ein Mehrfaches länger wie die Schmalseite, so läßt sich der Gesamtquerschnitt aus einer entsprechenden Anzahl nebeneinander angeordneter, gleich großer Quadrate zusammen gesetzt vorstellen. Die Fläche eines dieser fiktiven Quadrate entspricht der maximal möglichen Meßgenauigkeit bei der Loka lisierung einer Fehlstelle nach Beendigung des zweiten Abtast vorgangs mit verschwenkter Abtasteinheit. Für bestimmte An wendungsfälle kann beispielsweise eine Dimensionierung des Querschnittes der Ansaugrohre zweckmäßig sein, bei der die Längsseite bis zu zehnmal so lang ist wie die Schmalseite.

In bevorzugter Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist auf dem Meßschlitten ein vertikales Tragrohr montiert. Am oberen Ende dieses Tragrohres kann dann ein Meßtisch horizon tal drehbar gelagert sein, welcher die Abtasteinheit auf nimmt. Die gewünschte Verschwenkung des Meßtisches in horizon taler Richtung erfolgt zweckmäßig mittels eines elektrischen Stellmotors, der beispielsweise direkt unterhalb des Meß tisches seitlich am Tragrohr angeflanscht ist. Ebensogut kann aber auch das Tragrohr insgesamt drehbar auf dem Meßschlitten gelagert sein.

Zur Durchführung von Messungen in beliebigen Reinräumen muß die Abtasteinheit höhenverstellbar sein. Bevorzugt wird des halb eine Ausführung, bei der das Tragrohr als ausfahrbares Teleskoprohr ausgebildet ist.

Neben der Qualität der Partikelfreiheit interessiert bei einem Reinraum auch die Geschwindigkeit der durch die Schweb stoffilter einströmenden Luft bzw. deren Geschwindigkeits verteilung über der Fläche. In vorteilhafter Weiterbildung des Erfindungsgegenstands sind deshalb im Bereich der Abtast einheit zusätzlich ein oder auch mehrere Luftgeschwindig keits-Messer (Anemometer) vorgesehen. Mittels derartiger Anemometer können gleichzeitig mit der Prüfung auf Partikel durchlässigkeit auch andere Fehlstellen, beispielsweise zuge klebte Löcher in den Filtern, festgestellt und lokalisiert werden. Ferner kann das Geschwindigkeitsprofil im abgetaste ten Reinraum aufgenommen werden.

Vor dem Beginn eines jeden Abtastzyklus muß die auf einem fahrbaren Gestell aufgebaute Meßapparatur im Reinraum posi tioniert werden. Insbesondere muß sichergestellt sein, daß die Abtastung genau parallel zu den Kanten der eingebauten Schwebstoffilter erfolgt und die Abtaststrecken mit dem Rastermaß der Filterdecke korrespondieren. Hierzu bedient man sich einer optischen Positioniereinrichtung. Zwei Laser strahlen werden mit Abstand nach oben auf die abzutastende Filterdecke gelenkt, so daß sie dort gut sichtbare Licht marken erzeugen. Sobald beide Lichtmarken in der Mitte eines Längsträgers zwischen zwei benachbarten Reihen von Schwebstof filtern erscheinen, ist sichergestellt, daß die Abtast richtung (x-Achse) für die Abtasteinheit orthogonal zum Deckenraster verläuft.

Herkömmliche Meßapparaturen verfügen hierzu über zwei, im Abstand voneinander angeordnete Laserlichtquellen, die zwei Lichtmarken in fest vorgegebenem Abstand auf der Unterseite der Filterdecke erscheinen lassen. Eine so ausgebildete op tische Positioniereinrichtung läßt zwar eine exakte Ausrich tung der fahrbaren Vorrichtung parallel zum Deckenraster zu; jedoch ist die Übereinstimmung des vorgegebenen Abstands der beiden Lichtmarken mit dem Rastermaß der Filterdecke zufäl lig.

In erfinderischer Weiterbildung der vorgeschlagenen Meßvor richtung umfaßt die optische Positioniereinrichtung deshalb eine einzige Laserlichtquelle, die einen zur Abtastrichtung parallelen Laserstrahl ausstrahlt. Ein erster, halbdurchläs sig ausgebildeter Spiegel im Strahlengang der Laserlicht quelle lenkt einen ersten Teilstrahl nach oben auf die abzu tastende Filterdecke. Ein zweiter Teilstrahl wird von einem im Abstand hinter dem ersten, halbdurchlässigen Spiegel ange ordneten zweiten Spiegel auf die Filterdecke reflektiert.

Bei einer bevorzugten Ausführung der optischen Positionier einrichtung ist zumindest einer der Umlenkspiegel für den Laserstrahl um seine horizontale und/oder auch seine vertika le Achse kippbar. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Auftreffpunkte der beiden Laser-Teilstrahlen auf der Filter decke nach dem Rastermaß der gerade abgetasteten Filterdecke justiert werden können. Somit wird es möglich, daß die Ab tastung exakt an einer Ecke eines Schwebstoffilters beginnt.

Ein besonderes meßtechnisches Problem bei der Partikelmessung in Rein- und Reinsträumen besteht darin, daß die Meßapparatur selbst Schmutzpartikel emittiert, wodurch die eigentliche Messung verfälscht oder sogar unmöglich gemacht werden kann. Dieses Kontaminations-Problem ist besonders relevant bei einer fahrbaren Abtastvorrichtung der hier in Rede stehenden Art, die ja üblicherweise nicht in dem zu prüfenden Reinraum aufbewahrt, sondern erst zur Messung in diesen eingebracht wird.

Insbesondere die Komponenten des zur Auswertung der Meßergeb nisse verwendeten Rechnersystems sind potentielle Partikel quellen. Das Rechnersystem kann aber nicht einfach staubdicht abgekapselt werden, da dessen elektronische Komponenten wäh rend des Betriebs mittels eingebauter elektrischer Ventilato ren laufend gekühlt werden müssen. Eine weitere unvermeidbare Partikelquelle ist die Vakuumpumpe für den Betrieb der Ansaug rohre der Abtasteinheit.

Ferner stellt der Meßwagen aufgrund seiner zwangsläufig rela tiv großen Abmessungen ein erhebliches Strömungshindernis innerhalb des zu prüfenden Reinraumes dar, in welchem idealer weise eine vollkommen laminare, von der Filterdecke zum Loch boden gerichtete Verdrängungsströmung herrschen soll. Bei einer Strömungsgeschwindigkeit von typischerweise 0,5 Metern pro Sekunde entstehen gerade im Meßbereich unerwünschte Turbu lenzen. Diese Luftwirbel können das Meßergebnis erheblich dadurch verfälschen, daß Partikel aus anderen Bereichen des Raumes in den Meßbereich eingetragen und so Filterleckstellen vorgetäuscht werden.

Eine Lösung der vorstehenden Probleme bei einer Abtastvor richtung der eingangs erwähnten Art enthält der kennzeichnen de Teil des Patentanspruchs 8. Die eine exakte Partikel zählung störenden Partikelemittenten, also in erster Linie das Rechnersystem sowie die Vakuumpumpe für die Ansaugrohre, werden erfindungsgemäß in einem partikeldichten Gehäuse unter gebracht, welches aerodynamisch "unsichtbar" ist. Dies ge lingt dadurch, daß die auf der Oberseite des Gehäuses auftref fende Umgebungsluft, vorzugsweise isokinetisch, abgesaugt und, nach Durchströmung des Innenraums des Gehäuses, an der Unterseite wieder gefiltert in den Raum ausgeblasen wird. Der Luftstrom durch das Gehäuse wird dabei zur Abführung der in den Komponenten des Rechnersystems erzeugten Verlustwärme benutzt. Es können somit handelsübliche Rechnerkomponenten, welche eigene Kühlventilatoren besitzen, verwendet werden.

Besonders zweckmäßig ist eine quaderförmige Ausbildung des Gehäuses mit ebener Oberseite und Unterseite. Eine Anordnung der Meßschienen und der Meßführungsbahnen für den Meßschlit ten auf der Oberseite des Gehäuses ergibt eine besonders kompakte Bauweise der fahrbaren Abtastvorrichtung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Abtastvorrichtung, in stark vereinfachter, perspektivischer Dar stellung;

Fig. 2 ein Schaubild zur Erläuterung der Abtastbewe gung der Abtasteinheit.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zum bereichsweisen automatischen Abtasten von Filterdecken in Reinräumen auf Fehlstellen ist auf einem fahrbaren Gestell 1 angeordnet, an dessen Unterseite Lenkrollen 2 vorgesehen sind. Ein Meßschlit ten 3 ist mittels Führungsschienen 4 in Längsrichtung und auf einer Führungsbahn 5 in Querrichtung verfahrbar. Auf dem Meßschlitten 3 ist ein als ausfahrbares Teleskoprohr ausgebil detes Tragrohr 6 montiert. Am oberen Ende des Tragrohres 6 ist ein Meßtisch 7 horizontal drehbar gelagert. Eine somit in Längs- und Querrichtung verfahrbare und überdies höhenein stellbare Abtasteinheit 8 besteht aus drei, in einer Reihe parallel nebeneinander angeordneten Ansaugrohren 9 mit nach oben weisenden Meßöffnungen 10.

Die unter sich gleichen Ansaugrohre 9 haben länglich recht eckigen Querschnitt, wobei die Längsseite 11 mehrmals so lang ist wie die Schmalseite 12. Die Ansaugrohre 9 liegen mit ihren Schmalseiten 12 aneinander.

Mittels einer Vakuumpumpe 13 werden die Ansaugrohre 9 mit Unterdruck beaufschlagt, so daß eine isokinetische Absaugung der vertikal nach unten strömenden Raumluft durch die Meß öffnungen 10 erfolgt. Jedes Ansaugrohr 9 ist über eine Meßlei tung 14 an einen zugehörigen Partikelzähler 15 angeschlossen. Die Partikelzähler 15 stehen jeweils über einen Unterdruck anschluß 16 und einen daran angeschlossenen Vakuumschlauch 17 mit der Vakuumpumpe 13 in Druckverbindung.

Eventuell in der angesaugten Luft enthaltene Staubpartikel lösen in dem entsprechenden Partikelzähler 15 einen Zählvor gang aus. Ein mit den Partikelzählern 15 in Verbindung ste hendes Rechnersystem 18 wertet die erhaltenen Meßergebnisse aus und bringt sie auf einem Monitor 19 zur Anzeige.

Auf dem Meßtisch 7 ist zusätzlich ein - gegebenenfalls auch mehrere - Anemometer 20 angeordnet, das die Luftgeschwindig keit im Bereich der Abtasteinheit 8 mißt. Der elektrische Ausgang des Anemometers 20 ist ebenfalls mit dem Rechner system 18 verbunden.

Zur Verschwenkung der Abtasteinheit 8 in horizontaler Rich tung um einen Winkel von 90 Grad ist unterhalb des Meß tisches 7 ein elektrischer Stellmotor 21 seitlich ange flanscht, dessen Ritzel 22 in ein Stirnrad 23 an der Unter seite des Meßtisches 7 eingreift. Das Rechnersystem 18 wertet nicht nur die Meßergebnisse der Partikelzähler 17 aus, son dern steuert darüber hinaus den gesamten Abtastvorgang, insbe sondere auch die (nicht dargestellten) elektrischen Antriebe für die Verfahrung des Meßschlittens 3 in Längs- und Querrich tung sowie die Verschwenkung des Meßtisches 7 und der darauf montierten Abtasteinheit 8 mittels des Stellmotors 21.

Zur Positionierung und Ausrichtung der Abtastvorrichtung zu Beginn des Abtastvorgangs dient eine optische Positionierein richtung, die eine Laserlichtquelle 24, einen ersten, halb durchlässigen Spiegel 25 und einen im Abstand dahinter ange ordneten zweiten Spiegel 26 umfaßt. Die Laserlichtquelle 24 sendet einen zu den Führungsschienen 4 - und damit zur Abtast richtung - parallelen Laserstrahl aus, welcher vom halbdurch lässigen Spiegel 25 in zwei Teilstrahlen zerlegt wird. Beide Teilstrahlen werden über die Spiegel 25 und 26 nach oben auf die abzutastende Filterdecke gelenkt. Der halbdurchlässige Spiegel 25 ist um seine horizontale Achse kippbar und darüber hinaus um seine vertikale Achse drehbar gelagert. Die auf die Filterdecke reflektierten Lichtmarken sind so in Längs- und Querrichtung auf das angetroffene Deckenraster ausrichtbar.

Ein Abtastzyklus läuft wie folgt ab:

Zunächst wird die Abtastvorrichtung von Hand innerhalb des zu überprüfenden Reinraumes in eine solche Position geschoben, daß die beiden nach oben reflektierten Teilstrahlen der Laser lichtquelle 24 mit dem Raster der abzutastenden Filterdecke korrespondiert. Es ergibt sich dadurch ein Nullpunkt für die Abtastung in x- und y-Richtung, der zweckmäßigerweise mit einem Eckpunkt eines eingebauten Schwebstoffilters zusammen fällt. Außerdem wird der obere Teil des Tragrohrs 6 so weit ausgefahren, daß die Meßöffnungen 10 der Ansaugrohre 9 knapp unterhalb der abzutastenden Filterdecke stehen.

Aus der in Fig. 1 dargestellten Ausgangslage wird der Meß schlitten 3 zunächst in x-Richtung verfahren, wobei die An saugrohre 9 der Abtasteinheit 8 quer zur Abtastrichtung ange ordnet sind. Gelangt nun eines der Ansaugrohre 9 mit seiner Meßöffnung 10 in den Bereich eines Lecks, also einer Stelle erhöhter Partikeldurchlässigkeit, so wird dies von einem der Partikelzähler 15 detektiert. Die x-Koordinate der Fehlstelle in der Filterdecke entspricht der zurückgelegten Abtast strecke in x-Richtung; die zugehörige y-Koordinate ergibt sich aus der Zuordnung des ansprechenden Partikelzähler 15 zu einem der drei Ansaugrohre 9.

Anhand des Schaubildes in Fig. 2 wird klar, daß die Genauig keit bei der Lokalisation einer detektierten Fehlstelle in der Filterdecke unmittelbar von der Geometrie der Meßöff nungen 10 abhängt. Bei der Abtastung in x-Richtung kann die x-Koordinate der Fehlstelle bereits recht genau ermittelt werden; sie liegt zwischen x₁ und x₂. Wegen des länglich rechteckigen Querschnitts des betreffenden Ansaugrohres 9 bzw. dessen Meßöffnung 10 kann die zugehörige y-Koordinate zunächst nur relativ ungenau angegeben werden; sie liegt zwischen y₁ und y₂.

Je nach Abmessung der in die Filterdecke eingebauten Schweb stoffilter können zwei oder auch mehrere Abtastvorgänge in x- Richtung unmittelbar hintereinander durchgeführt werden, wobei der Meßschlitten 3 auf der Führungsbahn 5 seitlich um eine Filterbreite versetzt wird, wenn er am vorderen oder hinteren Ende der Führungsschienen 4 angelangt ist.

Nach der Beendigung des Abtastvorgangs in x-Richtung wird die Abtasteinheit 8 durch eine Verschwenkung des Meßtisches 7 gegenüber dem Tragrohr 6 um einen Winkel von genau 90 Grad horizontal verschwenkt. Die Ansaugrohre 9 stehen mit ihrem rechteckigen Querschnitt damit nicht mehr quer, sondern längs zur Richtung der Führungsschienen 4. Der Meßschlitten 3 wird nun auf den Führungsschienen 4 nochmals in den Bereich der zuvor detektieren Fehlstelle gefahren, deren x- und (unge fähre) y-Koordinaten vom Rechnersystem 18 abgespeichert wur den. Es folgt eine zweite Abtastung desselben Bereichs, dies mal jedoch in y-Richtung. Beim zweiten Abtasten derselben Fehlstelle kann nun deren Koordinate auf der y-Achse mit großer Genauigkeit angegeben werden; diese liegt zwischen y₃ und y₄ (vergleiche nochmals Fig. 2). Die Position der detek tieren Fehlstelle kann also letztlich mit einer Genauigkeit angegeben werden, welche dem Quadrat mit den Eckpunkten x₁/ y₃, x₂/y₃, x₂/y₄ und x₁/y₄ entspricht. Diese Meßgenauigkeit entspricht derjenigen einer nicht horizontal verschwenkbaren Abtasteinheit mit der doppelten Anzahl von Ansaugrohren qua dratischen Querschnitts.

Wie aus Fig. 1 ferner hervorgeht, ist ein partikeldichtes Gehäuse 27 vorgesehen, dessen Oberseite 28 eine Vielzahl von gleichmäßig verteilten, kleinen Einströmöffnungen 29 auf weist. Ein Strömungsraum 30 ist unter den Einströmöff nungen 29 im Innern des Gehäuses 27 ausgebildet. Die Vakuum pumpe 13 für die Ansaugrohre 9 sowie die Komponenten des Rechnersystems ist in diesem Strömungsraum 30 untergebracht. In der Unterseite 31 des Gehäuses 27 sind über die gesamte Fläche Partikelfilter 32 vorgesehen. Vor den Eingangsseiten dieser Partikelfilter 32 ist eine flache Druckkammer 33 ausge bildet. Ein elektrisch angetriebenes Gebläse 34 steht einlaß seitig mit dem Strömungsraum 30 und auslaßseitig mit der Druckkammer 33 in Verbindung.

In vertikaler Richtung von oben auf die Oberseite 28 des Gehäuses 27 zuströmende Umgebungsluft aus dem zu prüfenden Reinraum wird vom Gebläse 34 isokinetisch durch die Einström öffnungen 29 in den Strömungsraum 30 angesaugt und in die Druckkammer 33 gedrückt. Nach Durchströmen der Partikelfil ter 32 wird die eingesaugte Luft als gleichmäßige, laminare Strömung durch die Unterseite 31 wieder in den Reinraum abge geben und sofort durch dessen (nicht dargestellten) Lochboden aus dem Reinraum abgesaugt. Hierzu wird die Leistung des Gebläses 34 so eingestellt, daß die Strömungsgeschwindigkeit der durch die Einströmöffnungen 29 einströmenden Umgebungs luft nicht erhöht wird, sondern lediglich die Strömungswider stände des Strömungsraumes 30, der Druckkammer 33 und insbe sondere der Partikelfilter 32 ausgeglichen werden.

Aufgrund der isokinetischen Absaugung der Oberseite 28 ist das Gehäuse 27 somit, aerodynamisch gesehen, nicht vorhanden, so daß die laminare Verdrängungsströmung im zu prüfenden Reinraum so gut wie nicht gestört wird.

Verzeichnis der Bezugsziffern

1 Gestell
2 Lenkrollen
3 Meßschlitten
4 Führungsschienen (für x-Richtung)
5 Führungsbahn (für y-Richtung)
6 Tragrohr
7 Meßtisch
8 Abtasteinheit
9 Ansaugrohre (von 8)
10 Meßöffnungen (von 9)
11 Längsseite (von 9)
12 Schmalseite (von 9)
13 Vakuumpumpe
14 Meßleitung (an 9)
15 Partikelzähler
16 Unterdruckanschluß (von 15)
17 Vakuumschlauch (zwischen 13 und 15)
18 Rechnersystem
19 Monitor
20 Anemometer
21 Stellmotor
22 Ritzel (von 21)
23 Stirnrad (an 7)
24 Laserlichtquelle
25 Halbdurchlässiger Spiegel
26 Spiegel
27 Gehäuse
28 Oberseite (von 27)
29 Einströmöffnungen (in 28)
30 Strömungsraum
31 Unterseite (von 27)
32 Partikelfilter (in 31)
33 Druckkammer
34 Gebläse

Claims

1. Vorrichtung zum bereichsweisen automatischen Abtasten von Filterdecken in Reinräumen, in welche großflächige Schwebstof filter eingebaut sind, auf Fehlstellen, insbesondere auf Bereiche erhöhter Partikeldurchlässigkeit, mit

- einem fahrbaren Gestell (1);
- einem in Längs- und Querrichtung verfahrbaren Meßschlit ten (3);
- einer auf dem Meßschlitten (3) höhenverstellbar montierten Abtasteinheit (8), die eine Anzahl von in einer Reihe paral lel nebeneinander angeordneten Ansaugrohren (9) mit nach oben weisenden Meßöffnungen (10) umfaßt;
- in gleicher Anzahl vorgesehenen Partikelzählern (15), die jeweils mit einem der Ansaugrohre (9) über eine Meßlei tung (14) verbunden sind;
- einer Vakuumpumpe (13) zur Beaufschlagung der Ansaug rohre (9) mit Unterdruck;
- einem Rechnersystem (18) zur Auswertung der von den Parti kelzählern (15) während des Abtastvorgangs ermittelten Meßergebnisse;

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Ansaugrohre (9) zumindest im Bereich ihrer Meßöffnungen (10) länglich rechteckigen Querschnitt aufwei sen und quer zur Abtastrichtung angeordnet sind;
- die Abtasteinheit (8) in horizontaler Richtung um einen Winkel von 90 Grad verschwenkbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Längsseite (11) des rechteckigen Querschnitts der Ansaugrohre (9) um ein Mehrfaches länger ist als die Schmalseite (12).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß

- auf dem Meßschlitten (3) ein vertikales Tragrohr (6) mon tiert ist;
- am oberen Ende des Tragrohres (6) ein Meßtisch (7) horizon tal drehbar gelagert ist, welcher die Abtasteinheit (8) aufnimmt;
- ein elektrischer Stellmotor (21) zur Verschwenkung des Meßtisches (7) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß das Tragrohr (6) als ausfahrbares Teleskoprohr ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Abtastein heit (8) zusätzlich ein oder mehrere Anemometer (20) vorgese hen sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ge kennzeichnet durch eine optische Positionierein richtung, umfassend

- eine Laserlichtquelle (24), die einen zur Abtastrichtung parallelen Laserstrahl ausstrahlt;
- einen ersten, halbdurchlässigen Spiegel (25), der einen ersten Teilstrahl nach oben auf die abzutastende Filter decke lenkt;
- einen mit Abstand hinter dem ersten, halbdurchlässigen Spiegel (25) angeordneten zweiten Spiegel (26), der einen zweiten Teilstrahl auf die Filterdecke lenkt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß mindestens einer der Spiegel (25, 26) um seine horizontale und/oder vertikale Achse kippbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß

- in dem Gestell (1) ein partikeldichtes Gehäuse (27) vorge sehen ist;
- die Oberseite (28) des Gehäuses (27) eine Vielzahl von gleichmäßig verteilten Einströmöffnungen (29) für Umgebungs luft aufweist;
- unter den Einströmöffnungen (29) ein Strömungsraum (30) ausgebildet ist, in welchem die Vakuumpumpe (13) für die Ansaugrohre (9) sowie das Rechnersystem (18) untergebracht sind;
- in der Unterseite (31) des Gehäuses (27) Partikelfil ter (32) vorgesehen sind;
- vor den Eingangsseiten der Partikelfilter (32) eine Druck kammer (33) ausgebildet ist;
- ein Gebläse (34) einlaßseitig mit dem Strömungsraum (30) und auslaßseitig mit der Druckkammer (33) in Verbindung steht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß das Gehäuse (27) im wesentlichen quaderförmig mit ebener Oberseite (28) und Unterseite (31) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch ge kennzeichnet, daß auf der Oberseite (28) des Gehäuses (27) Führungsschienen (4) und eine Führungsbahn (5) für das Verfahren des Meßschlittens (3) in Längs- und Quer richtung angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (34) die Umgebungsluft von der Oberseite (28) des Gehäuses (27) isoki netisch absaugt.